[实用新型]一种用于结构力学几何组成分析的多功能教具

说明书

技术领域

本实用新型属于土木工程专业结构力学教学领域，涉及一种用于结构力学几何组成分析教学的多功能教具。

背景技术

结构力学是高等院校土木工程专业的必修学科，理论教学一直以来是高等院校结构力学的主要教学方法，但随着高等教育对实验教学的重视，开展结构力学实验也成为一种势在必行的趋势。

几何组成分析作为结构力学课程的开篇章节，从几何组成的角度讨论结构力学中的一个侧面，但几何组成分析与内力分析之间又是密切相关的。

从几何组成的角度来看，杆件体系可分为两类：几何可变体系、几何不变体系；其中，几何可变体系又可以分为几何常变体系和几何瞬变体系。在平面体系的几何组成分析中，最基本的规律是铰接两刚片规则和三刚片规则。

学生仅仅通过书本上的学习，难以体会不同体系在荷载作用下的受力特性及位移特性，而由于现阶段实验室条件，难以满足所有学生的实验要求。因此，作为结构力学教学中不可或缺的一部分，可靠、直观、便捷的几何组成分析教具成为了亟需考虑的问题。

本实用新型提供了一种用于结构力学几何组成分析的多功能教具，通过结构自身重力作为荷载，以目测的方法看出结构的位移量变化，以杆件的失稳变形量作为衡量杆件受力的指标，通过不同刚片上不同位置节点、杆件的多种方式的组合连接，实现了上述三种体系的灵活转换，为结构力学几何组成分析教学的顺利进行奠定了基础。

实用新型内容

为提高结构力学几何组成分析教学内容的直观性，实用新型一种用于结构力学几何组成分析的多功能教具，实现了上述三种体系的灵活转换，为结构力学几何组成分析教学的顺利进行奠定了基础。

为了达到上述目的，本实用新型的技术方案如下：

一种用于结构力学几何组成分析的多功能教具，该多功能教具包括两刚片方案或三刚片方案；所述的多功能教具能够实现几何可变体系、几何常变体系和几何瞬变体系在不同情况下的变换。

所述的两刚片方案中，两个刚片的板面位于同一垂直平面内且相互平行，两个刚片中心点的连线与刚片短边相互平行，中心点的连线为350mm。

所述的两刚片的多功能教具包括矩形A刚片、矩形B刚片和杆件时，以A刚片下方长边中心为平面直角坐标系中心，长边作为x轴方向，建立单位为mm的平面直角坐标系；所述的A采用铝合金材料，长604mm，宽300mm，厚度为6mm，A刚片上有6个结点；A刚片四个角点坐标为(-302,0)、(302,0)、(-302,150)、(302，150)，A刚片六个结点坐标A1(-252,75)A2(-202,75)A3(-202,21)A4(0,75)A5(202,75)A6(252,75)。所述的B刚片采用铝合金材料，长604mm，宽300mm，厚度为6mm，B刚片上有5个结点；B刚片四个角点坐标为(-302,350)、(302,350)、(-302,500)、(302，500)，厚度为6mm；B刚片结点坐标B1(-202,425)B2(-50,425)B3(0,425)B4(50,425)B5(202,425)。所述的杆件采用不锈钢材料，厚度为2mm，所述的刚片与杆件之间采用铰接的方式连接。

所述的三刚片的多功能教具包括矩形C刚片、矩形D刚片、矩形E刚片和杆件时，以C刚片下方长边中心为平面直角坐标系中心，长边作为x轴方向，建立单位为mm的平面直角坐标系。所述的C刚片采用铝合金材料，厚度为6mm，其四个角点坐标为(-325,0)、(325,0)、(-325,150)、(325，150)，其结点坐标C1(-275,122)C2(-225,122)C3(-50,122)C4(50,122)C5(225,122)C6(275,122)C7(-50,75)C8(50,75)。所述的D刚片为矩形采用铝合金材料，厚度为6mm，其四个角点坐标为(-325,395)、(-25，395)、(-25,595)、(-325，595)，结点坐标D1(-275,565)D2(-175,565)D3(-275,495)D4(-175,495)D5(-275,425)D6(-209,425)D7(-175,425)D8(-50,425)。所述的E刚片采用铝合金材料，厚度为6mm；其四个角点坐标为(325,395)、(25，395)、(25,595)、(325，595)，结点坐标E1(275,565)E2(175,565)E3(275,495)E4(175,495)E5(275,425)E6(209,425)E7(175,425)E8(50,425)。所述的刚片与杆件之间全部使用铰接的方式连接。